DE10229823B4

DE10229823B4 - Dynamic tilt correction for coordinate measuring machines

Info

Publication number: DE10229823B4
Application number: DE2002129823
Authority: DE
Inventors: Ralf Bernhardt; Sven Philipp; Günter Grupp
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2022-06-29
Also published as: DE10229823A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen wenigstens einer Koordinate (12) einer Struktur (14) im Meßvolumen eines Koordinatenmeßgerätes (10), mit den Schritten: — Erfassen eines Meßwertes (MW_0) für die wenigstens eine Koordinate (12), wobei der Meßwert (MW_0) für die wenigstens eine Koordinate (12) durch Antasten der Struktur (14) mit einem beweglichen Tastkopf (24) des Koordinatenmeßgerätes (10) erfaßt wird, — Erfassen eines Wertes für die Neigung (N) des Koordinatenmeßgerätes (10), und — Korrigieren des Meßwertes (MW_0) für die wenigstens eine Koordinate (12) in Abhängigkeit vom erfaßten Wert für die Neigung (N) des Koordinatenmeßgerätes (10), wobei der Meßwert (MW_0) für die wenigstens eine Koordinate (12) als Summe der Position der Halterung (26) des Tastkopfes (24) und der Auslenkung des Tastkopfes (24) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Koordinatenmeßgerät (10) auf Auflagern (18, 20, 22) mit variabler Neigung (N) gelagert ist, wobei das Verfahren zum Bestimmen der wenigstens einen Koordinate (12) zeitlich parallel...Method for determining at least one coordinate (12) of a structure (14) in the measuring volume of a coordinate measuring machine (10), comprising the steps: - Detecting a measured value (MW_0) for the at least one coordinate (12), the measured value (MW_0) for the at least one coordinate (12) is detected by probing the structure (14) with a movable probe (24) of the coordinate measuring device (10), - detecting a value for the inclination (N) of the coordinate measuring device (10), and - correcting the measured value ( MW_0) for the at least one coordinate (12) as a function of the detected value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine (10), the measured value (MW_0) for the at least one coordinate (12) as the sum of the position of the holder (26) the probe (24) and the deflection of the probe (24) is determined, characterized in that the coordinate measuring machine (10) is supported on supports (18, 20, 22) with variable inclination (N), the method for loading agree the at least one coordinate (12) in parallel in time ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen wenigstens einer Koordinate einer Struktur im Meßvolumen eines Koordinatenmeßgerätes mit den Schritten: Erfassen eines Meßwertes für die wenigstens eine Koordinate, wobei der Meßwert für die wenigstens eine Koordinate durch Antasten der Struktur mit einem beweglichen Tastkopf des Koordinatenmeßgeräts erfaßt wird, Erfassen eines Wertes für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes, und Korrigieren des Meßwertes für die wenigstens eine Koordinate in Abhängigkeit vom erfaßten Wert für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes, wobei der Meßwert für die wenigstens eine Koordinate als Summe der Position der Halterung des Tastkopfes und der Auslenkung des Tastkopfes bestimmt wird.The invention relates to a method for determining at least one coordinate of a structure in the measuring volume of a coordinate measuring machine comprising the steps of: acquiring a measured value for the at least one coordinate, wherein the measured value for the at least one coordinate is detected by probing the structure with a movable probe of the coordinate measuring machine, Detecting a value for the inclination of the coordinate measuring apparatus, and correcting the measured value for the at least one coordinate in dependence on the detected value for the inclination of the coordinate, wherein the measured value for the at least one coordinate as the sum of the position of the holder of the probe and the deflection of the probe is determined.

Die Erfindung betrifft ferner ein Koordinatenmeßgerät mit einem Meßvolumen zum Bestimmen wenigstens einer Koordinate einer Struktur im Meßvolumen mit Mitteln zum Erfassen eines Meßwertes für die wenigstens eine Koordinate, wobei das Koordinatenmeßgerät einen beweglichen Tastkopf zum Antasten der Struktur aufweist, mit Mitteln zum Erfassen eines Wertes für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes, und einer Auswerteeinrichtung in einem Steuergerät, die den Meßwert für die wenigstens eine Koordinate in Abhängigkeit vom erfaßten Wert für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes korrigiert.The invention further relates to a coordinate measuring machine with a measuring volume for determining at least one coordinate of a structure in the measuring volume with means for detecting a measured value for the at least one coordinate, wherein the coordinate measuring a movable probe for detecting the structure having means for detecting a value for the Inclination of the coordinate, and an evaluation device in a control unit, which corrects the measured value for the at least one coordinate in dependence on the detected value for the inclination of the coordinate.

Ein solches Verfahren sowie ein solches Koordinatenmeßgerät sind aus US 4,663,852 bekannt.Such a method and such a coordinate measuring are off US 4,663,852 known.

Koordinatenmeßgeräte werden zur Messung der Längen von industriell gefertigten Strukturen in drei Dimensionen und allen daraus ableitbaren Größen verwendet. Ein besonderes Merkmal ist die geringe Messunsicherheit, die bis zur Größenordnung von Bruchteilen eines Mikrometers (μm) hinunter reicht. In der Regel messen die als Koordinatenmeßgeräte bezeichneten Längenmeßeinrichtungen gleichzeitig in drei kartesischen Koordinaten. Üblicherweise dienen dazu drei senkrecht zueinander angeordnete Führungsachsen, die mit X, Y und Z bezeichnet werden. Die auf den anderen zwei Achsen aufbauende Z-Achse trägt einen Meßkopf mit einem taktil (antastend) oder optisch arbeitenden (berührungslosen) Sensor, im Falle des taktil arbeitenden Meßkopfes einen Tastkopf. Der Meßkopf oder Tastkopf ist an einer in Z-Richtung beweglichen Pinole angebracht. In jeder Achse ist ein Maßstab angeordnet, der die jeweilige Position mit hoher Auflösung (z. B. 0,1 μm) digital mißt. Dazu werden beispielsweise optisch abgetastete Inkrementalmaßstäbe verwendet.Coordinate measuring machines are used to measure the lengths of industrially manufactured structures in three dimensions and all the quantities derived from them. A special feature is the low measurement uncertainty, which goes down to the order of fractions of a micrometer (μm). As a rule, the length measuring devices called coordinate measuring machines measure simultaneously in three Cartesian coordinates. Usually serve three perpendicular to each other arranged guide axes, which are designated by X, Y and Z. The Z-axis, which is based on the other two axes, carries a measuring head with a tactile (probing) or optically operating (non-contact) sensor, in the case of a tactile measuring head a probe head. The measuring head or probe is attached to a sleeve movable in the Z direction. In each axis, a scale is arranged, which digitally measures the respective position with high resolution (eg 0.1 μm). For this purpose, for example, optically sampled incremental scales are used.

Die Menge der durch die Pinole mit dem Meßkopf anfahrbaren Punkte repräsentiert dabei das Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes.The amount of approachable by the sleeve with the measuring head points represents the measuring volume of the coordinate.

Zur Einhaltung der geforderten Genauigkeit werden Koordinatenmeßgeräte häufig in speziellen Meßräumen, die beispielsweise keinen Schwingungen ausgesetzt sind, betrieben. Häufig ist es jedoch wünschenswert, Koordinatenmeßgeräte in direkter Nachbarschaft zum Produktionsprozeß einzusetzen. Aufgrund der direkten Nachbarschaft können Schwingungen der Produktionsmaschinen über den gemeinsamen Boden, der sowohl die Produktionsmaschine als auch das Koordinatenmeßgerät trägt, auf das Koordinatenmeßgerät übertragen werden.To comply with the required accuracy coordinate measuring often in special measuring rooms that are exposed to, for example, no vibrations operated. Often, however, it is desirable to use coordinate measuring machines in direct proximity to the production process. Due to the immediate vicinity, vibrations of the production machines can be transmitted to the coordinate measuring machine via the common ground carrying both the production machine and the coordinate measuring machine.

Solche Schwingungen beeinträchtigen die Meßgenauigkeit des Koordinatenmeßgerätes. Zur Vermeidung des Einflusses von Bodenschwingungen auf die Meßgenauigkeit kann das Koordinatenmeßgerät auf Auflagern mit variabler Neigung ruhen, die für eine Schwingungsisolierung zwischen Boden und Meßtisch oder Grundplatte des koordinatenmeßgerätes sorgen. Die schwingungsisolierenden Auflager können eine oder mehrere Federelemente mit oder ohne Dämpfungselementen, Gummielemente oder Luftfederelemente aufweisen. Die Federn können auch als Spiral-, Blatt- oder Torsionsfedern ausgestaltet sein.Such vibrations affect the accuracy of the coordinate. To avoid the influence of soil vibrations on the measurement accuracy, the coordinate can rest on supports with variable inclination, which provide vibration isolation between the bottom and measuring table or base plate of the coordinate. The vibration isolating supports may have one or more spring elements with or without damping elements, rubber elements or air spring elements. The springs can also be designed as spiral, leaf or torsion springs.

Die eingangs genannte US 4,663,852 beschreibt ein Koordinatenmeßgerät in Portalbauweise. Ein Taster ist an einer verschiebbaren Pinole angebracht. Zudem ist an einem tasterseitigen Ende der Pinole ein Sensor angebracht, der eine räumliche Lage der Pinole erfassen kann. Zusätzlich ist an einem Meßtisch des koordinatenmeßgerätes ein weiterer Sensor angebracht, der eine Lage des Meßtisches erfassen kann. Es wird vorgeschlagen, Meßwerte, die mittels des Tasters erfaßt wurden, in Abhängigkeit einer Differenz der durch die Sensoren erfaßte Lage der Pinole und des Meßtisches zu korrigieren. Koordinatenmeßgeräte mit Auflagern für eine variable Neigung bleiben von diesem Stand der Technik unberührt.The aforementioned US 4,663,852 describes a coordinate measuring machine in gantry design. A button is attached to a sliding quill. In addition, a sensor is mounted on a button-side end of the quill, which can detect a spatial position of the quill. In addition, a further sensor is attached to a measuring table of the coordinate measuring, which can detect a position of the measuring table. It is proposed to correct measured values which were detected by means of the probe as a function of a difference between the position of the sleeve and the measuring table detected by the sensors. Coordinate measuring machines with variable inclination bearings remain unaffected by this prior art.

DE 195 26 773 A1 beschreibt ein Koordinatenmeßgerät in Ständerbauweise. Es wird vorgeschlagen Fehlereinflüsse aufgrund einer Biegung bzw. einer Neigung des Ständers dadurch zu vermeiden, daß der Ständer mit einem Neigungsmeßgerät, bspw. einem elektronischen Inklinometer, versehen wird. Das Ausgangssignal des Neigungsmeßgeräts kann dann entweder für eine Korrektur der gemessenen Koordinatenwerte oder als Meßgröße für einen Regelkreis dienen, der die Neigung des Ständers mit Hilfe geeigneter Aktuatoren kompensiert. DE 195 26 773 A1 describes a coordinate measuring machine in stand construction. It is proposed to avoid errors due to a bend or inclination of the stator in that the stand is provided with a inclinometer, for example. An electronic inclinometer. The output of the inclinometer can then be used either for a correction of the measured coordinate values or as a measured variable for a control loop, which compensates the inclination of the stator by means of suitable actuators.

DE 32 41 074 A1 beschreibt ein Verfahren zur Fehlerkompensation bei dreidimensionalen Meß- und/oder Anreißgeräten. Dabei wird eine Abbiegung einer Säule des jeweiligen Meßgeräts in zwei lotrechten, zueinander rechtwinkligen Ebenen mittels elektronischer Richtwaagen gemessen und einem Rechner zugeführt. Nach Tangenswinkelfunktionen werden daraus in Abhängigkeit von einer Querarmauskraglänge und dessen Vertikalabstand von einer Planfläche eines Meßtischs je Koordinate zu einem Meßpunkt die Fehler ermittelt. Diese werden dann mit einem gemessenen Wert zur Korrektur rechnerisch verknüpft. Hierdurch werden Fehler, unter anderem auch Temperatureinflüsse, Fehler der Führungssysteme und sonstige äußere Einwirkungen auf das Gerät, mit berücksichtigt. DE 32 41 074 A1 describes a method for error compensation in three-dimensional measuring and / or Anreißgeräten. In this case, a turn of a column of the respective measuring device is measured in two vertical, mutually perpendicular planes by means of electronic spirit levels and a Computer supplied. According to tangent angle functions, the errors are determined as a function of a transverse arm projection length and its vertical distance from a plane surface of a measuring table per coordinate to a measuring point. These are then computationally linked to a measured value for correction. As a result, errors, including temperature influences, errors of the guide systems and other external influences on the device, are taken into account.

DE 37 23 466 A1 beschreibt eine Nachstelleinrichtung zum Korrigieren einer Lage einer Meßmaschine. Die Nachstelleinrichtung weist einen ersten Teil auf, der relativ zu einem zweiten Teil der Maschine mittels einer Positioniervorrichtung längs einer vorbestimmten Bahn bewegbar ist. Weiter weist die Maschine Stellglieder auf, die eine Federung der Maschine bewirken und die durch Stellsignale beaufschlagt werden können, so daß die Maschinen in einer vorbestimmten Lage oberhalb eines die Stellglieder abstützenden Bodens gehalten wird. Es wird weiter vorgeschlagen, daß die Stellsignale für die Stellglieder der Nachstelleinrichtung für jeden Punkt einer Bahn des bewegten Teils der Maschine vorherbestimmt sind. Sie sind den Stellgliedern in einem Zeitpunkt zuführbar, der um den Betrag der Gesamtlaufzeit der Stellglieder und der Maschine vom Zeitpunkt der Zuführung eines Stellsignals bis zum Erreichen des diesem Stellsignal zugeordneten Bahnpunktes durch den bewegten Teil vor dem Erreichen dieses Bahnpunktes liegt. DE 37 23 466 A1 describes an adjusting device for correcting a position of a measuring machine. The adjusting device has a first part which is movable relative to a second part of the machine by means of a positioning device along a predetermined path. Further, the machine has actuators which cause suspension of the machine and which can be acted upon by control signals, so that the machine is held in a predetermined position above a bottom supporting the actuators. It is further proposed that the control signals for the actuators of the adjusting device are predetermined for each point of a path of the moving part of the machine. They can be fed to the actuators at a point in time which, by the amount of the total running time of the actuators and the machine from the time of feeding an actuating signal until reaching the path point assigned to this actuating signal, is reached by the moving part before reaching this point of the track.

US 6,123,312 beschreibt eine aktive Vibrationsisolierung für Maschinen mit sich bewegenden Teilen wie einem Koordinatenmeßgerät. Es wird vorgeschlagen ein Steuersignal für eine Veränderung einer Steifheit und/oder einer Dämpfung des Vibrationsisolationssystems zu verwenden, das zum Steuern des bewegten Teils eingesetzt ist. US 6,123,312 describes active vibration isolation for machines with moving parts such as a coordinate measuring machine. It is proposed to use a control signal for a change in stiffness and / or damping of the vibration isolation system used to control the moving part.

Ein Verfahren sowie ein Koordinatenmeßgerät sind aus der DE 38 14 181 A1 bekannt. Nach diesem Stand der Technik werden sogenannte Luftfedern zur Schwingungsisolierung eingesetzt. Die als Auflager für ein Koordinatenmeßgerät dienenden Luftfedern enthalten zwei durch eine Dämpfungsbohrung miteinander verbundene Luftvolumina, ein sogenanntes Lastvolumen und ein sogenanntes Dämpfungsvolumen, und schirmen das Koordinatenmeßgerät gegen Bodenschwingungen ab.A method and a coordinate measuring are from the DE 38 14 181 A1 known. According to this prior art so-called air springs are used for vibration isolation. The air springs used as supports for a coordinate measuring machine comprise two air volumes connected to one another by a damping bore, a so-called load volume and a so-called damping volume, and shield the coordinate measuring machine against ground vibrations.

Die Federelemente können aktiv oder passiv sein, wobei sich ein aktives Federelement durch eine automatisch bei Belastung erhöhende Steifigkeit auszeichnet. In diesem Sinne stellt beispielsweise eine Luftfeder, deren Druck bei Belastung und gleichbleibendem Volumen erhöht wird, ein aktives Federelement dar.The spring elements can be active or passive, wherein an active spring element is characterized by an automatically increasing in load rigidity. In this sense, for example, an air spring whose pressure is increased under load and constant volume, an active spring element.

Alle obengenannten Federelemente besitzen die gemeinsame Eigenschaft, daß sich bei einer Verlagerung des Schwerpunktes des Koordinatenmeßgerätes während des Fahrens des Meßkopfes im Meßvolumen eine Einfederung und damit eine statische Neigung der Grundplatte des Koordinatenmeßgerätes ergibt. Bisher wurde die Federsteifigkeit bei passiven Systemen so ausgelegt, daß der Einfluß einer statischen Neigung des Koordinatenmeßgerätes auf die Meßgenauigkeit unwesentlich war. Eine hohe Federsteifigkeit führt jedoch zwangsläufig zu einer unerwünscht hohen Eigenresonanzfrequeriz der Schwingungsisolierung und damit zu einer geringeren Isolierungswirkung im Vergleich zu Federelementen mit niedrigerer Eigenresonanzfrequenz.All the above-mentioned spring elements have the common feature that results in a displacement of the center of gravity of the coordinate while driving the measuring head in the measuring volume a deflection and thus a static inclination of the base plate of the coordinate. So far, the spring stiffness has been designed in passive systems so that the influence of a static inclination of the coordinate to the measurement accuracy was immaterial. However, a high spring stiffness inevitably leads to an undesirably high Eigenresonanzfrequeriz the vibration isolation and thus to a lower insulation effect compared to spring elements with lower natural resonant frequency.

Bei Koordinatenmeßgeräten, die mit hohen Meßkopfgeschwindigkeiten und mit einem gewissen Abstand des Schwerpunktes des Koordinatenmeßgerätes zur Schwingungsisolierung betrieben werden, ergibt sich zusätzlich eine dynamische Neigung (Schräglage) der Grundplatte des Koordinatenmeßgerätes bei positiven und negativen Beschleunigungen des Meßkopfes.In coordinate measuring, which are operated at high Meßkopfgeschwindigkeiten and with a certain distance of the center of gravity of the coordinate for vibration isolation, there is also a dynamic inclination (tilt) of the base plate of the coordinate in positive and negative accelerations of the measuring head.

Es ist bekannt, die statische und dynamische Neigung (Schräglage) der Grundplatte durch eine aktiv geregelte Schwingungsisolierung, beispielsweise durch druckgeregelte Luftfedern, zu minimieren. Die Einregelung einer waagrechten Ausrichtung des Koordinatenmeßgerätes nach dem Auftreten einer Neigung, beispielsweise einer beschleunigungsinduzierten Neigung beim Abbremsen des Meßkopfes, erfordert eine gewisse Einschwingzeit in der Größenordnung mehrerer Sekunden. Es hat sich gezeigt, daß während dieser Einschwingzeitspanne aufgenommene Koordinaten-Meßwerte stark streuen, so daß während der Einschwingzeit keine zuverlässige Meßwertaufnahme möglich ist.It is known to minimize the static and dynamic inclination (inclination) of the base plate by an actively controlled vibration isolation, for example by pressure-controlled air springs. The adjustment of a horizontal alignment of the coordinate measuring after the occurrence of a slope, such as an acceleration-induced inclination when braking the measuring head, requires a certain settling time in the order of several seconds. It has been shown that coordinate measured values recorded during this transient period scatter strongly, so that no reliable measured value recording is possible during the settling time.

Besonders lang ist diese Einschwingzeit bei Koordinatenmeßgeräten, die für den fertigungsnahen Meßeinsatz mit niedriger Eigenresonanzfrequenz der Schwingungsisolierung konstruiert sind und die gleichzeitig mit hohen Meßkopfbeschleunigungen betrieben werden.This settling time is particularly long in the case of coordinate measuring machines, which are designed for the production-related measuring insert with a low self-resonant frequency of the vibration isolation and which are simultaneously operated with high measuring head accelerations.

Nach der obengenannten DE 38 14 181 A1 soll die Einschwingzeit durch eine Vorsteuerung der Regelung aktiver Luftfederelemente verringert werden. Dabei wird bei einem rechnergesteuerten Meßablauf, bei dem die Fahrstrecke des Meßkopfes bis zum Antasten des Werkstückes im Steuergerät vor dem Auslösen einer Meßkopfbewegung bekannt ist, die Regelung für die auf die am Zielort zu erwartenden Verhältnisse vorgesteuert. Ist beispielsweise beim Abbremsen des Meßkopfes eine Nickbewegung des Koordinatenmeßgerätes, also eine Drehung um die zur Bewegungsrichtung des Meßkopfes senkrechte Querachse, zu erwarten, die zu einer Einfederung eines bestimmten Luftfederelementes führt, so wird der Druck in diesem Luftfederelement bereits vor dem Eintreten der Einfederung erhöht. Im Idealfall bleibt eine eine abbremsungsinduzierte Neigung der Grundplatte dann völlig aus.After the above DE 38 14 181 A1 should the settling time be reduced by a feedforward control of active air spring elements. In this case, in a computer-controlled measurement process, in which the driving distance of the measuring head is known until the workpiece in the control unit before the triggering of a Meßkopfbewegung, the control for the anticipated at the target location conditions. For example, when braking the measuring head, a pitching movement of the coordinate, ie a rotation about the transverse axis perpendicular to the direction of movement of the measuring head to be expected, the one to a Spring deflection of a certain air spring element leads, so the pressure in this air spring element is increased before the onset of deflection. Ideally, a deceleration-induced inclination of the base plate will then be completely off.

Nachteilig bei diesen bekannten Systemen sind der hohe Preis und der hohe Aufwand zur Anpassung der Regelcharakteristik an die Verhältnisse individueller Koordinatenmeßgeräte.A disadvantage of these known systems, the high price and the high cost of adapting the control characteristics of the conditions of individual coordinate.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, jeweils ein Verfahren und ein Koordinatenmeßgerät der eingangs genannten Art anzugeben, die gegenüber Vibrationen aus ihrer Umwelt robust sind und bei denen die Zeitspannen mit unzulässig stark streuenden Meßwerten mit vergleichsweise geringen Kosten und geringem Aufwand zur Anpassung an individuelle Koordinatenmeßgeräte verringert werden können.Against this background, the object of the invention is to provide in each case a method and a coordinate measuring apparatus of the type mentioned, which are robust against vibrations from their environment and in which the periods with unacceptably strong scattering measured values with relatively little cost and little effort to adapt individual coordinate measuring machines can be reduced.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Koordinatenmeßgerät auf Auflagern mit variabler Neigung gelagert ist, wobei das Verfahren zum Bestimmen der wenigstens einen Koordinate zeitlich parallel zu einem ersten Regelvorgang zur Einhaltung eines vorbestimmten Wertes für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes in einem ersten Regelkreis durchgeführt wird, wobei das Antasten einen zweiten Regelvorgang in einem zweiten Regelkreis umfaßt, in dem die Position einer Halterung des Tastkopfes relativ zu dem Koordinatenmeßgerät so eingestellt wird, daß sich die Auslenkung des Tastkopfes aus einer Nullage in der Halterung einem vorbestimmten Sollwert annähert, wobei der zweite Regelkreis schneller arbeitet als der erste Regelkreis, und wobei der Meßwert für die Koordinate erfaßt wird, wenn der zweite Regelkreis eingeschwungen ist.This object is achieved in that the coordinate measuring is mounted on supports with variable inclination, wherein the method for determining the at least one coordinate in time parallel to a first control operation for maintaining a predetermined value for the inclination of the coordinate in a first loop is performed the probing comprises a second control operation in a second control circuit in which the position of a holder of the probe relative to the coordinate is adjusted so that the deflection of the probe from a zero position in the holder approaches a predetermined setpoint, the second control loop operates faster as the first control loop, and wherein the measured value for the coordinate is detected when the second control loop has settled.

Bei einem Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Koordinatenmeßgerät auf Auflagern mit variabler Neigung gelagert ist, wobei das Koordinatenmeßgerät ein Steuergerät aufweist, das das Bestimmen der wenigstens einen Koordinate zeitlich parallel zu einem ersten Regelvorgang zur Einhaltung eines vorbestimmten Wertes für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes in einem ersten Regelkreis durchführt, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, einen zweiten Regelvorgang in einem zweiten Regelkreis für das Antasten auszuführen, in dem die Position einer Halterung des Tastkopfes relativ zu dem Koordinatenmeßgerät so eingestellt wird, daß sich die Auslenkung des Tastkopfes aus einer Nullage in der Halterung einem vorbestimmten Sollwert annähert, wobei der zweite Regelkreis schneller arbeitet als der erste Regelkreis, und wobei der Meßwert für die Koordinate erfaßt wird, wenn der zweite Regelkreis eingeschwungen ist.In a coordinate measuring machine of the type mentioned, this object is achieved in that the coordinate is mounted on supports with variable inclination, wherein the coordinate has a control unit, which determines the at least one coordinate in time parallel to a first control operation to maintain a predetermined value for performs the inclination of the coordinate in a first control loop, wherein the control device is adapted to perform a second control operation in a second control circuit for the probing, in which the position of a holder of the probe relative to the coordinate is set so that the deflection of the Probe from a zero position in the holder approaches a predetermined target value, wherein the second control loop operates faster than the first control loop, and wherein the measured value for the coordinate is detected when the second control loop is settled.

Dieses Verfahren und dieses Koordinatenmeßgerät ermöglichen eine Korrektur des Einflusses der momentanen Neigung einer Grundplatte des Koordinatenmeßgerätes auf die Meßwertaufnahme, so daß eine dynamische Restneigung während des Einregelns einer Sollage der Grundplatte (üblicherweise horizontal) berücksichtigt werden kann. Damit ist der Vorteil verbunden, daß ein vollständiges Einschwingen dieser Lage- oder Niveauregelung nicht abgewartet werden muß, bevor ein zuverlässiger Meßwert für eine Koordinate im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes aufgenommen werden kann. Vorteilhafterweise wird dadurch die erforderliche Wartezeit bis zur Aufnahme eines Meßwertes nach dem Antasten einer Struktur im Meßvolumen verkürzt.This method and this coordinate measuring device make it possible to correct the influence of the instantaneous inclination of a base plate of the coordinate measuring device on the measured value recording, so that a dynamic residual tilt during the regulation of a reference position of the base plate (usually horizontally) can be taken into account. This has the advantage that a complete settling of this position or level control does not have to wait before a reliable measured value for a coordinate in the measuring volume of the coordinate can be added. Advantageously, this shortens the required waiting time until the recording of a measured value after touching a structure in the measuring volume.

Es ist vorgesehen, daß das Verfahren zum Bestimmen der wenigstens einen Koordinate zeitlich parallel zu einem ersten Regelvorgang zur Einhaltung eines vorbestimmten Wertes für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes in einem ersten Regelkreis durchgeführt wird.It is envisaged that the method for determining the at least one coordinate in time parallel to a first control operation for maintaining a predetermined value for the inclination of the coordinate in a first control loop is performed.

Dazu weist das Koordinatenmeßgerät vorteilhafterweise ein Steuergerät auf, das das Bestimmen der wenigstens einen Koordinate zeitlich parallel zu dem ersten Regelvorgang zur Einhaltung des vorbestimmten Wertes für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes in dem ersten Regelkreis durchführt. Diese Ausgestaltung stellt eine aktive Beeinflussung der Neigung dar.For this purpose, the coordinate measuring apparatus advantageously has a control unit which carries out the determination of the at least one coordinate temporally parallel to the first control operation for maintaining the predetermined value for the inclination of the coordinate measuring apparatus in the first control loop. This embodiment represents an active influence of the inclination.

Die Regelung der Neigung des Koordinatenmeßgerätes entspricht gewissermaßen einer Regelung der Lage bzw. des Niveaus des Koordinatenmeßgerätes oder der Grundplatte des Koordinatenmeßgerätes. Eine solche Regelung erlaubt vorteilhafterweise eine Schwingungsisolierung des Koordinatenmeßgerätes von seiner Umgebung, was einen Betrieb des Koordinatenmeßgerätes in räumlicher Nähe zu Fertigungsmaschinen ermöglicht. In Verbindung mit der obengenannten Meßwertkorrektur in Abhängigkeit von der Neigung läßt sich diese Schwingungsisolierung ohne Einbußen bei der Meßgenauigkeit des Koordinatenmeßgerätes realisieren.The regulation of the inclination of the coordinate to a certain extent corresponds to a regulation of the position or the level of the coordinate or the base plate of the coordinate. Such a control advantageously allows vibration isolation of the coordinate measuring machine from its surroundings, which enables operation of the coordinate measuring machine in spatial proximity to production machines. In conjunction with the above measured value correction as a function of the inclination, this vibration isolation can be realized without sacrificing the measurement accuracy of the coordinate.

Weiter wird der Meßwert für die wenigstens eine Koordinate durch Antasten der Struktur mit einem beweglichen Tastkopf des Koordinatenmeßgeräts erfaßt. Dazu weist das Koordinatenmeßgerät vorteilhafterweise einen beweglichen Tastkopf zum Antasten der Struktur auf.Further, the measured value for the at least one coordinate is detected by probing the structure with a movable probe of the coordinate. For this purpose, the coordinate measuring device advantageously has a movable probe for touching the structure.

Das Antasten der Struktur mit einem beweglichen Tastkopf des Koordinatenmeßgeräts erlaubt in Verbindung mit den obengenannten Merkmalen und/oder Ausgestaltungen eine zuverlässige und genaue Messung von Koordinaten im Meßvolumen des Koordinatenmeßgeräts.The probing of the structure with a movable probe of the coordinate, in conjunction with the above features and / or configurations allows a reliable and accurate measurement of coordinates in the measuring volume of the coordinate.

Zudem erfolgt das Antasten in einem zweiten Regelvorgang mit Hilfe eines zweiten Regelkreises, in dem die Position einer Halterung des Tastkopfes relativ zu dem Koordinatenmeßgerät so eingestellt wird, daß sich die Auslenkung des Tastkopfes aus einer Nullage in der Halterung einem vorbestimmten Sollwert annähert. In addition, the probing is carried out in a second control process by means of a second control loop in which the position of a holder of the probe relative to the coordinate is adjusted so that the deflection of the probe from a zero position in the holder approaches a predetermined target value.

Auch dies verbessert die Reproduzierbarkeit von Meßergebnissen, da Meßwerte bei jeweils vergleichbaren Stellungen des Tastkopfes in seiner Halterung aufgenommen werden.This also improves the reproducibility of measurement results, since measured values are recorded in each case at comparable positions of the probe in its holder.

Durch die unterschiedlich schnell arbeitenden Regelkreise ergibt sich die Möglichkeit, Störeinflüsse, die aus dem langsamen Regelkreis resultieren, nach dem Einschwingen des schnelleren Regelkreises isoliert zu erfassen.Due to the different speed control loops, it is possible to detect disturbances that result from the slow control loop in isolation after the settling of the faster control loop.

Es ist weiter vorgesehen, daß der Meßwert für die Koordinate dann erfaßt wird, wenn der zweite, schnellere Regelkreis eingeschwungen ist. Dabei kann die Erfassung des Meßwertes eine Mittelwertbildung einschließen, wie sie in der US 5,764,540 beschrieben ist.It is further provided that the measured value for the coordinate is detected when the second, faster control loop is settled. In this case, the detection of the measured value may include an averaging, as in the US 5,764,540 is described.

Damit ist der Vorteil verbunden, daß ein Meßwert für die Koordinate nicht erst dann erfaßt wird, wenn auch der langsamere Regelkreis eingeschwungen ist, sondern vielmehr bereits dann erfaßt wird, wenn der schnellere Regelkreis für die Tastkopfposition eingeschwungen ist und damit reproduzierbare Verhältnisse bezüglich des Einflusses der Tastkopfposition relativ zur Tastkopfhalterung auf den Meßwert herrschen.This has the advantage that a measured value for the coordinate is not detected only when the slower control loop is settled, but rather already detected when the faster control loop for the Tastkopfposition is settled and thus reproducible conditions with respect to the influence of Probe position relative to the Tastkopfhalterung prevail on the measured value.

Es ist bevorzugt, daß das Antasten der Struktur mit einer vorbestimmten Antastkraft erfolgt, mit der der Tastkopf die Struktur berührt.It is preferred that the probing of the structure takes place with a predetermined probing force with which the probe touches the structure.

Diese Ausgestaltung verbessert vorteilhafterweise die Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse, die im μm-Genauigkeitsbereich wegen elastischer Verformungen der zu vermessenden Struktur und der Meßeinrichtung, insbesondere des Tastkopfes, von der jeweiligen Antastkraft abhängig sind.This embodiment advantageously improves the reproducibility of the measurement results, which are dependent on the particular contact force in the μm accuracy range because of elastic deformations of the structure to be measured and the measuring device, in particular of the probe.

Es ist weiter bevorzugt, daß der Wert für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes ebenfalls erfaßt wird, wenn der zweite Regelkreis eingeschwungen ist.It is further preferred that the value for the inclination of the coordinate measuring device is also detected when the second control loop has settled.

Damit ist der Vorteil verbunden, daß der Einfluß der im langsamen Regelkreis auszuregelnden Neigung zum Zeitpunkt der Meßwerterfassung bestimmbar ist und zu einer Korrektur des Meßwertes verwendet werden kann.This has the advantage that the influence of the tendency to be corrected in the slow control loop can be determined at the time of the measured value detection and can be used to correct the measured value.

Es ist weiter bevorzugt, daß der zweite Regelkreis als eingeschwungen gilt, wenn seit seiner Aktivierung eine vorbestimmte Zeit vergangen ist.It is further preferred that the second control loop is considered steady when a predetermined time has elapsed since its activation.

Dies liefert den Vorteil einer einfachen Festlegung des Zeitpunktes der Meßwertaufnahme auf der Basis einer Zeitmessung.This provides the advantage of a simple determination of the time of Meßwertaufnahme on the basis of a time measurement.

Als Alternative dazu kann der zweite Regelkreis als eingeschwungen gelten, wenn die Abweichung der Auslenkung des Tastkopfes von ihrem Sollwert einen vorbestimmten Wert unterschreitet.As an alternative to this, the second control loop can be regarded as steady if the deviation of the deflection of the probe from its desired value falls below a predetermined value.

Diese Alternative besitzt den Vorteil einer sehr genauen Berücksichtigung des tatsächlichen Einschwingverhaltens im zweiten Regelkreis, da die Tastkopfauslenkung selbst die entscheidende Größe darstellt.This alternative has the advantage of a very accurate consideration of the actual transient response in the second loop, since the Tastkopfauslenkung itself represents the decisive factor.

Es ist weiter bevorzugt, daß dem erfaßten Wert für die Neigung ein Korrekturfaktor zugeordnet wird, daß ein Korrekturwert als Produkt des Wertes für die Neigung und des zugeordneten Korrekturfaktors gebildet wird, und daß der Meßwert für die wenigstens eine Koordinate durch additives Verknüpfen mit dem Produkt zu einem korrigierten Meßwert für die wenigstens eine Koordinate korrigiert wird.It is further preferred that a correction factor is assigned to the detected value for the inclination, that a correction value is formed as a product of the value for the inclination and the associated correction factor, and that the measured value for the at least one coordinate by additive linking with the product a corrected measured value for the at least one coordinate is corrected.

Damit ist der Vorteil verbunden, daß genaue und reproduzierbare korrigierte Meßwerte für die wenigstens eine Koordinate mit vergleichsweise geringem Aufwand erhalten werden.This has the advantage that accurate and reproducible corrected measured values for the at least one coordinate are obtained with comparatively little effort.

Eine Ausgestaltung des Koordinatenmeßgerätes sieht vor, daß die Mittel zum Erfassen eines Wertes für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes wenigstens eine elektronische Neigungswaage aufweisen.An embodiment of the coordinate measuring machine provides that the means for detecting a value for the inclination of the coordinate measuring have at least one electronic tilt scale.

Die elektronische Neigungswaage kann beispielsweise eine elektronische Wasserwaage sein.The electronic tilt scale can be, for example, an electronic spirit level.

Elektronische Wasserwaagen sind auf dem Markt erhältlich. Sie bieten die Möglichkeit, die Neigung direkt als Spannung an analogen und/oder digitalen Schnittstellen abzulesen.Electronic spirit levels are available in the market. They offer the possibility to read the inclination directly as voltage at analog and / or digital interfaces.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung weisen die Mittel zum Erfassen eines Wertes für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes wenigstens einen ersten Weggeber an wenigstens einem Auflager des Koordinatenmeßgerätes auf.According to an alternative embodiment, the means for detecting a value for the inclination of the coordinate measuring at least a first encoder on at least one support of the coordinate.

Auch diese Ausgestaltung besitzt den Vorteil, auf der Verwendung am Markt erhältlicher Sensoren (z. B. induktiver Wegaufnehmer) zu basieren.This refinement also has the advantage of being based on the use of sensors available on the market (eg inductive displacement transducer).

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung bilden die Auflager des Koordinatenmeßgerätes ein Schwingungsdämpfungssystem/Schwingungsisolierungssystem.According to a further preferred embodiment, the supports of the Coordinate meter a vibration damping system / vibration isolation system.

Auch diese Ausgestaltung ermöglicht es, das Koordinatenmeßgerät in räumlicher Nähe zu einem Fertigungsprozeß mit Fertigungsmaschinen zu betreiben, die Schwingungen in der Umgebung des Koordinatenmeßgerätes hervorrufen.This embodiment also makes it possible to operate the coordinate measuring machine in spatial proximity to a production process with production machines that cause vibrations in the vicinity of the coordinate measuring machine.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, daß das Koordinatenmeßgerät Luftfedern als Auflager aufweist.A preferred embodiment provides that the coordinate measuring machine has air springs as a support.

Luftfedern besitzen den Vorteil einer besonders guten Schwingungsisolierung und Ansprechempfindlichkeit.Air springs have the advantage of a particularly good vibration isolation and responsiveness.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Luftfedern eine je nach Belastung veränderliche Höhe auf, wobei das Steuergerät die Höhe der Luftfedern in dem ersten Regelkreis so einstellt, daß eine Neigung des Koordinatenmeßgerätes reduziert wird.According to a preferred embodiment, the air springs have a variable depending on the load height, wherein the controller adjusts the height of the air springs in the first control loop so that an inclination of the coordinate is reduced.

Damit ist der Vorteil verbunden, daß eine gute Schwingungsisolierung auch bei schnellen Bewegungen des Meßkopfes (Tastkopfes) im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes keine dauerhaften Neigungen (Schrägstellungen) des Koordinatenmeßgerätes hervorruft, die die Meßgenauigkeit beeinträchtigen würden.This has the advantage that a good vibration isolation even with rapid movements of the measuring head (probe) in the measuring volume of the coordinate does not cause permanent inclinations (inclinations) of the coordinate, which would affect the accuracy of measurement.

Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß das Signal des wenigstens einen ersten Weggebers, der elektronischen Neigungswaage oder des Wertes für die Neigungen des Koordinatenmeßgerätes, zusätzlich als Eingangssignal des ersten Regelkreises verwendet wird, der zur Einhaltung eines vorbestimmten Wertes für die Neigung des Koordinatenmeßgerätes dient. Diese Verwendung als Eingangsgröße für den ersten Regelkreis erfolgt zusätzlich zur Verwendung zur Korrektur des Meßwertes für die wenigstens eine Koordinate.A preferred embodiment is characterized in that the signal of the at least one first encoder, the electronic tilt scale or the value of the inclinations of the coordinate, is also used as an input signal of the first control circuit, which serves to maintain a predetermined value for the inclination of the coordinate , This use as an input variable for the first control loop is in addition to the use for the correction of the measured value for the at least one coordinate.

Diese Mehrfachnutzung des Wertes für die Neigung, bzw. der Signale von Gebern, aus denen die Neigung bestimmt wird, ermöglicht eine Realisierung der Erfindung mit einem geringstmöglichen apparativen Aufwand.This multiple use of the value for the inclination, or the signals from donors, from which the inclination is determined, allows an implementation of the invention with the least possible expenditure on equipment.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Auflager passive Federelemente mit oder ohne Dämpfungselementen aufweisen.Another embodiment is characterized in that the supports have passive spring elements with or without damping elements.

Passive Federelemente besitzen gegenüber aktiven Federelementen den Vorteil, einfacher und kostengünstiger zu sein. Allerdings bleibt bei passiven Systemen ein Restneigung bestehen, die ohne Neigungskorrektur zu systematischen Fehlern und damit zu einer abnehmenden Genauigkeit führen würde. Die Neigungskorrektur macht daher die Verwendung der einfachen und kostengünstigen passiven Federelemente bei Einhaltung einer Genauigkeit, wie sie ohne Neigungseinflüsse erzielbar ist, erst möglich.Passive spring elements have the advantage over active spring elements to be simpler and less expensive. However, there is a residual tendency in passive systems, which would lead to systematic errors without tilt correction and thus to a decreasing accuracy. The tilt correction makes the use of simple and inexpensive passive spring elements while maintaining accuracy that can be achieved without inclination influences, only possible.

Es ist vorgesehen, daß das Koordinatenmeßgerät einen beweglichen Tastkopf zum Antasten der Struktur aufweist.It is envisaged that the coordinate measuring machine has a movable probe for touching the structure.

Dabei kann der Tastkopf ein messender Tastkopf sein, der eine bewegliche Halterung aufweist und der einen zweiten Weggeber zum Erfassen der Position der Halterung aufweist, und der aus einer Nullage in der Halterung auslenkbar ist und der einen dritten Weggeber zur Erfassung der Auslenkung aufweist, und der ferner ein Stellelement zum Aufbringen einer vorbestimmten Antastkraft aufweist.In this case, the probe may be a measuring probe having a movable holder and having a second encoder for detecting the position of the holder, and which is deflectable from a zero position in the holder and having a third encoder for detecting the deflection, and the further comprising an actuating element for applying a predetermined contact force.

Alternativ kann der Tastkopf ein Tastkopf vom schaltenden Typ sein.Alternatively, the probe may be a probe of the switching type.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will become apparent from the description and the accompanying figures.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained not only in the particular combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 schematisch ein auf Auflagern mit variabler Neigung gelagertes Koordinatenmeßgerät; 1 schematically a mounted on supports with variable tilt coordinate measuring machine;

2 schematisch eine Ausgestaltung einer Auflagerung für ein Koordinatenmeßgerät, die eine variable Neigung des Koordinatenmeßgerätes zuläßt; 2 schematically an embodiment of a Auflagerung for a coordinate, which allows a variable inclination of the coordinate measuring;

3 schematisch mögliche Beschleunigungen des Tastkopfes oder Meßkopfes des Koordinatenmeßgerätes über der Zeit; 3 schematically possible accelerations of the probe or measuring head of the coordinate measuring over time;

4 einen zur Darstellung der 3 zeitlich korrelierten Verlauf einer resultierenden Neigung N des Koordinatenmeßgerätes; 4 one for the representation of 3 time-correlated course of a resulting inclination N of the coordinate measuring;

5 schematisch die Ausrichtung einer einen Tastkopf oder Meßkopf tragenden Pinole in einer Halterung des Koordinatenmeßgerätes unter dem Einfluß einer Neigung N des Koordinatenmeßgerätes; 5 schematically the orientation of a probe or a measuring head bearing quill in a holder of the coordinate under the influence of a tilt N of the coordinate;

6 schematisch die Pinole beim Heranfahren an eine meßtechnisch zu erfassende Struktur; 6 schematically the quill when approaching a metrologically to be detected structure;

7 schematisch die Pinole nach dem Erreichen und Berühren der Struktur; 7 schematically the quill after reaching and touching the structure;

8 qualitativ den Verlauf verschiedener Signale beim Antasten einer Struktur im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes ohne den Einfluß einer Neigung; 8th qualitatively the course of various signals when probing a structure in the measuring volume of the coordinate without the influence of a slope;

9 vergleichbare Signale wie in 7, jedoch unter dem Einfluß einer Neigung N des Koordinatenmeßgerätes; 9 comparable signals as in 7 but under the influence of a tilt N of the coordinate measuring machine;

10 ein Flußdiagramm als Ausführungsbeispiel einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 10 a flowchart as an embodiment of a possible embodiment of the method according to the invention;

11 einen möglichen Verlauf eines Korrekturwertes K über der Neigung N des Koordinatenmeßgerätes. 11 a possible course of a correction value K on the inclination N of the coordinate.

In 1 bezeichnet Ziffer 10 eine Gesamtansicht eines Koordinatenmeßgerätes zur meßtechnischen Erfassung wenigstens einer Koordinate 12 einer Struktur 14, beispielsweise eines Werkstückes, im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes.In 1 denotes number 10 an overall view of a coordinate measuring device for metrological detection of at least one coordinate 12 a structure 14 , For example, a workpiece, in the measuring volume of the coordinate.

Das Koordinatenmeßgerät 10 besitzt eine Grundplatte 16, die durch Auflager 18, 20 und 22 gegen einen Boden abgestützt ist. Die Zahl der Auflager ist nicht wesentlich für die Erfindung. In der dargestellten Ausführung mit einer viereckigen Grundplatte 16 wird man bevorzugt an jeder der vier Ecken ein Auflager vorsehen. Die Grundplatte 16 kann aber auch beispielsweise durch drei Auflager abgestützt werden. Wenigstens eines der Auflager 18, 20 oder 22 ist so ausgestaltet, daß eine variable Neigung der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 möglich ist.The coordinate measuring machine 10 has a base plate 16 that by support 18 . 20 and 22 is supported against a ground. The number of supports is not essential to the invention. In the illustrated embodiment with a square base plate 16 It is preferable to provide a support at each of the four corners. The base plate 16 but can also be supported for example by three supports. At least one of the supports 18 . 20 or 22 is designed so that a variable inclination of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 is possible.

Eine Neigung der Grundplatte 16 ergibt sich dann, wenn die Grundplatte 16, beispielsweise durch Verlagerungen des Schwerpunktes des Koordinatenmeßgerätes, zu verschieden großen Einfederungen der Auflager 18, 20 und/oder 22 führt. Derartige Einfederungen werden in 1 durch Pfeile 19, 21 und 23 symbolisiert.A tilt of the base plate 16 arises when the base plate 16 , For example, by displacements of the center of gravity of the coordinate, to different sized deflections of the supports 18 . 20 and or 22 leads. Such deflections are in 1 through arrows 19 . 21 and 23 symbolizes.

Die Ziffer 24 bezeichnet einen Tastkopf, der in einer Halterung 26 des Koordinatenmeßgerätes 10 in Z-Richtung beweglich geführt ist. Die Halterung 26 stellt damit die oben erwähnte Pinole dar. Dabei wird die Z-Richtung in 1 durch das mit der Ziffer 25 bezeichnete Koordinatensystem definiert. Die Halterung 26 ist über eine Führung 28 in X-Richtung und über Führungen 30 in Y-Richtung beweglich. In der dargestellten Ausführung bildet die Führung in x-Richtung gewissermaßen die Traverse einer Brücke, die als Ganzes in Y-Richtung verschiebbar ist. Die Erfindung beschränkt sich aber selbstverständlich nicht auf die Verwendung bei einem solchen Koordinatenmeßgerät, sondern ist allgemein bei jedem Koordinatenmeßgerät verwendbar, das über Auflagerungen, die eine variable Neigung zulassen, mit seiner Umgebung verbunden ist.The numeral 24 denotes a probe that is in a holder 26 of the coordinate measuring machine 10 is guided in the Z direction movable. The holder 26 thus represents the quill mentioned above. In this case, the Z direction in 1 through that with the numeral 25 defined coordinate system defined. The holder 26 is about a leadership 28 in the X direction and via guides 30 movable in Y direction. In the illustrated embodiment, the guide in the x-direction forms, so to speak, the traverse of a bridge, which is displaceable as a whole in the Y direction. Of course, the invention is not limited to use with such a coordinate measuring machine, but is generally applicable to any coordinate measuring machine which is connected to its surroundings via supports which allow a variable inclination.

Das Koordinatenmeßgerät 10 weist ein Steuergerät 32 zur Steuerung verschiedener Funktionen des Koordinatenmeßgerätes 10 und zur Auswertung von Signalen auf, die dem Steuergerät 32 aus dem Bereich des Koordinatenmeßgerätes 10 geliefert werden. Beispielsweise wird dem Steuergerät 32 das Signal N wenigstens einer Neigungswaage 34 geliefert, die an der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 oder auch an einer beliebigen anderen Stelle des Koordinatenmeßgerätes angebracht ist. Dargestellt ist eine einzelne Neigungswaage 34, mit der beispielsweise die Neigung N längs der X-Richtung erfaßt werden kann. Alternativ oder ergänzend können weitere Neigungswaagen vorgesehen sein, die die Neigung der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 längs der Y-Richtung liefern.The coordinate measuring machine 10 has a controller 32 for controlling various functions of the coordinate measuring machine 10 and for evaluating signals to the controller 32 from the area of the coordinate measuring machine 10 to be delivered. For example, the controller 32 the signal N at least one tilt scale 34 delivered to the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 or also attached to any other location of the coordinate. Shown is a single tilt scale 34 with which, for example, the inclination N along the X direction can be detected. Alternatively or additionally, further tilt scales can be provided which determine the inclination of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 deliver along the Y direction.

Alternativ oder ergänzend zu einer oder mehreren Neigungswaagen 34 kann ein erster Weggeber 35 oder ein Ensemble von ersten Weggebern 35 vorgesehen sein. Ein solcher erster Weggeber 35 wird so an dem Koordinatenmeßgerät 10 bzw. an wenigstens einem der Auflager 18, 20 und/oder 22 angebracht, daß sein Signal ein Maß für die Einfederung des entsprechenden Auflagers bildet. In der dargestellten Anordnung liefert der erste Weggeber 35 beispielsweise ein Signal über das Ausmaß der Einfederung 21 des Auflagers 20. Aus diesem Signal, gegebenenfalls in Verbindung mit Signalen über weitere Einfederungen 19, 23, kann das Steuergerät 32 die Neigung der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 ermitteln.Alternatively or in addition to one or more tilt scales 34 can be a first guidebook 35 or an ensemble of first messengers 35 be provided. Such a first Weggeber 35 becomes so at the coordinate measuring machine 10 or on at least one of the supports 18 . 20 and or 22 attached so that its signal forms a measure of the deflection of the corresponding support. In the illustrated arrangement, the first encoder provides 35 For example, a signal about the extent of deflection 21 of the support 20 , From this signal, possibly in conjunction with signals on further deflections 19 . 23 , the controller can 32 the inclination of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 determine.

Die Grundaufgabe eines Koordinatenmeßgerätes der dargestellten Art besteht jedoch nicht in der Erfassung der Neigung seiner Grundplatte, sondern in der meßtechnischen Bestimmung wenigstens einer Koordinate 12 einer Struktur 14 im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes 10. Zu diesem Zweck wird der Tastkopf 24 des Koordinatenmeßgerätes 10 im Meßvolumen so bewegt, daß sich eine berührende Antastung der Struktur 14 durch den Tastkopf 24 ergibt. Die dazu notwendige Bewegung des Tastkopfes 24 wird durch zweite Weggeber 36 in Verbindung mit Markierungen 37 sowie dritte Weggeber 38 erfaßt. Dabei liefert beispielsweise der dargestellte Weggeber 36 die Position der Halterung 26 relativ zu Markierungen 37 längs der X-Richtung. Analog dazu sind bei üblichen Koordinatenmeßgeräten Weggeber und korrespondierende Markierungen für die Y- und Z-Richtung vorhanden. Diese sind jedoch in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der bereits erwähnte dritte Weggeber 38 liefert ein Signal über die Position des Tastkopfes 24 relativ zur Halterung 26. Wie weiter unten noch im Detail erläutert wird, ist der Tastkopf 24 in der Halterung 26 beweglich, wobei für das weitere Verständnis nur die Beweglichkeit in Richtung der X-Achse interessiert. Bei einem Antasten der Struktur 14 im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes 10 ergibt sich also die angetastete X-Koordinate als Summe der Signale der dargestellten zweiten Weggeber 36 und dritten Weggeber 38.However, the basic task of a coordinate measuring machine of the type shown does not consist of detecting the inclination of its base plate, but in the metrological determination of at least one coordinate 12 a structure 14 in the measuring volume of the coordinate 10 , For this purpose, the probe is 24 of the coordinate measuring machine 10 in the measuring volume moves so that a touching probing of the structure 14 through the probe 24 results. The necessary movement of the probe 24 becomes by second Weggeber 36 in conjunction with markings 37 as well as third guidebooks 38 detected. In this case, for example, the illustrated encoder provides 36 the position of the bracket 26 relative to marks 37 along the X direction. Similarly, in conventional coordinate measuring encoders and corresponding markers for the Y and Z direction are present. These are however in 1 not shown for reasons of clarity. The already mentioned third encoder 38 provides a signal about the position of the probe 24 relative to the bracket 26 , As explained below in more detail is, is the probe 24 in the holder 26 movable, with only the mobility in the direction of the X-axis interested in the further understanding. When touching the structure 14 in the measuring volume of the coordinate 10 So results in the probed X-coordinate as the sum of the signals of the second encoder shown 36 and third encoder 38 ,

2 zeigt eine Ausgestaltung eines Auflagers 18 als druckgeregelte Luftfeder. Das Auflager 18 weist einen hohlen, stabilen Stützkörper 39 auf, aus dem ein Luftspalt 40, der durch eine Membran 42 begrenzt sein kann, mit Luft gespeist wird. Im Inneren des Stützkörpers 39 und im Luftspalt 40 herrscht der Druck P2, der die auf dem Auflager 18 ruhende Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 abstützt. Die Höhe des Auflagers 18 und damit der Abstand der Unterkante der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 vom Boden 43 wird in der Darstellung der 2 durch den ersten Weggeber 35 erfaßt und an das Steuergerät 32 geliefert. 2 shows an embodiment of a support 18 as a pressure-controlled air spring. The support 18 has a hollow, stable support body 39 on, from which an air gap 40 passing through a membrane 42 can be limited, is fed with air. Inside the support body 39 and in the air gap 40 the pressure P2 prevails, that on the support 18 resting base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 supported. The height of the support 18 and thus the distance of the lower edge of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 from the ground 43 is in the presentation of the 2 through the first encoder 35 detected and sent to the control unit 32 delivered.

Der erste Weggeber 35 kann beispielsweise als induktiver Meßwertgeber mit Trägerfrequenz-Meßverstärker oder als photoelektrischer Längenmeßtaster realisiert sein. Im Steuergerät 32 wird das Signal des ersten Weggebers 35 mit einem Sollwert verglichen, der eine gewünschte, meist horizontale Stellung der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 repräsentiert. Bei Abweichungen des Istwerts von diesem Sollwert steuert das Steuergerät 32 Ventile 44 und/oder 46 an, über die das Innere des hohlen stabilen Stützkörpers 39 mit einem Druckreservoir 48, in dem ein Druck P1 herrscht, sowie einem Druckreservoir 50, in dem ein Druck P3 herrscht, verbunden werden kann. Beispielsweise ist P1 < P2 < P3, so daß eine Öffnung des Ventils 44 zu einer Verringerung des Drucks P2 und damit zu einer Absenkung der Grundplatte 16 führt. P3 ist dann beispielsweise größer als P2, so daß eine Öffnung des Ventils 46 zu einer Erhöhung des Drucks P2 eine Anhebung der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 bewirkt.The first Weggeber 35 can be implemented, for example, as an inductive transmitter with carrier frequency measuring amplifier or as a photoelectric Längenmeßtaster. In the control unit 32 becomes the signal of the first encoder 35 compared with a desired value, the desired, usually horizontal position of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 represents. If the actual value deviates from this setpoint, the controller will control 32 valves 44 and or 46 on which the inside of the hollow stable supporting body 39 with a pressure reservoir 48 , in which there is a pressure P1, and a pressure reservoir 50 , in which a pressure P3 prevails, can be connected. For example, P1 <P2 <P3, so that an opening of the valve 44 to a reduction of the pressure P2 and thus to a lowering of the base plate 16 leads. P3 is then, for example, greater than P2, so that an opening of the valve 46 to increase the pressure P2 an increase of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 causes.

Die geschlossene Wirkungskette aus Steuergerät 32, Ventilen 44, 46, Stützkörper 39, Grundplatte 16 und erstem Weggeber 35 stellt damit eine mögliche Realisierung eines ersten Regelkreises zur Regelung des Niveaus oder der Lage der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 dar.The closed chain of action from control unit 32 , Valves 44 . 46 , Supporting body 39 , Base plate 16 and first encoder 35 thus provides a possible realization of a first control loop for regulating the level or the position of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 represents.

Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diesen speziellen Regelkreis, sondern setzt in einer einfachen Realisierung lediglich ein Auflager 18 voraus, auf dem die Grundplatte 16 mit variabler Neigung, d. h. mit variabler Höhe über dem Boden 43, aufliegt.However, the invention is not limited to this special control loop, but is merely a support in a simple implementation 18 ahead, on which the base plate 16 with variable inclination, ie with variable height above the ground 43 , rests on.

Bei einer anderen möglichen Realisierung einer geregelten Luftfeder 18 kann beispielsweise auf die Membrane 42 verzichtet werden, so daß die Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 auf einem seitlich offenen Luftspalt 40 ruht, der durch permanentes Nachliefern von Luft aus einem Druckreservoir, beispielsweise dem Druckreservoir 50, aufrechterhalten wird. Durch Ansteuern des Ventils 46 läßt sich bei einer solchen Ausgestaltung die Höhe des Luftspaltes 40 über eine Regulierung der Menge der nachgelieferten Luft einstellen.In another possible realization of a regulated air spring 18 for example, on the membrane 42 be omitted, so that the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 on a laterally open air gap 40 resting, the permanent supply of air from a pressure reservoir, such as the pressure reservoir 50 , is maintained. By controlling the valve 46 can be in such an embodiment, the height of the air gap 40 adjust by regulating the amount of air delivered.

Für das Verständnis der 3 wird zunächst auf 1 zurückverwiesen, die unter anderem eine längs der X-Richtung in der Führung 28 geführte Halterung 26 für den Tastkopf 24 zeigt. Beim Antasten der Struktur 14 in Längsrichtung wird die Halterung 26 zunächst aus dem Stillstand auf die Struktur 14 zu beschleunigt und beim Berühren der Struktur 14 durch den Tastkopf 24 abgebremst.For the understanding of 3 will be on first 1 among other things, one along the X direction in the guide 28 guided bracket 26 for the probe 24 shows. When touching the structure 14 in the longitudinal direction, the holder 26 initially from a standstill on the structure 14 to accelerate and while touching the structure 14 through the probe 24 braked.

3 zeigt in idealisierter und vereinfachter Form zugehörige Beschleunigungsimpulse d²x/dt² über der Zeit t. Der in 3 linke Rechteckimpuls, der größer als Null ist, entspricht dabei einer Beschleunigung, und der linke Rechteckimpuls, der kleiner als Null ist, entspricht einer Verzögerung der Halterung 26 mit dem Tastkopf 24. 3 shows in an idealized and simplified form associated acceleration pulses d ² x / dt ² over time t. The in 3 left squared pulse greater than zero corresponds to an acceleration, and the left squared pulse less than zero corresponds to a delay of the holder 26 with the probe 24 ,

Wie aus 1 ersichtlich ist, findet die in X-Richtung beschleunigte und verzögerte Bewegung oberhalb des Schwerpunkts des Koordinatenmeßgeräts 10, der im Bereich oder in der Nähe der Grundplatte 16 liegen dürfte, statt. Aus diesem Grund führen die in 3 dargestellten positiven und negativen Beschleunigungen zu Nickmomenten um eine zur Y-Achse parallele Drehachse. Bei Auflagern 18, 20, 22, die eine Neigung der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 zulassen, bewirken diese Nickmomente Kippbewegungen oder Neigungen der Grundplatte 16.How out 1 can be seen, finds the accelerated in the X direction and delayed movement above the center of gravity of the coordinate 10 In the area or near the base plate 16 should be, instead. For this reason, the in 3 shown positive and negative accelerations to pitching moments about a rotation axis parallel to the Y-axis. At Auflagern 18 . 20 . 22 that have a tilt of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 allow, these pitching moments cause tilting movements or inclinations of the base plate 16 ,

In 4 ist das Ausmaß einer Neigung N, die durch die in 3 dargestellten Beschleunigungsimpulse induziert ist, qualitativ dargestellt. Der erste, positive Beschleunigungsimpuls löst eine erste Neigungsspitze aus, an die sich bei fehlender Beschleunigung eine Phase näherungsweise konstanter Neigung anschließt. Diese Phase wird durch eine weitere Neigungsspitze abgelöst, die sich als Folge des Verzögerungspeaks in 3 ergibt.In 4 is the extent of an inclination N, which is determined by the in 3 shown acceleration pulses is shown qualitatively. The first positive acceleration pulse triggers a first tilt peak, followed by a phase of approximately constant slope in the absence of acceleration. This phase is replaced by a further tilt peak, which is due to the delay peak in 3 results.

Anschließend regelt eine Lageregelung, wie sie beispielsweise in 2 dargestellt ist, wieder die horizontale Lage der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgeräts 10 ein. Dieser Regelvorgang zeigt sich qualitativ in der mit tau_1 bezeichneten Zeitspanne in 4 durch ein langsames Wiedereinschwingen auf Neigungswerte N, die betragsmäßig in der Nähe von Null liegen. Die Zeitspanne tau_1 stellt ein Maß für die Zeitkonstante des ersten Regelkreises dar, die, wie bereits erwähnt, größer ist als die Zeitkonstante der Einregelung der Tastkopfposition oder Tastkopfauslenkung. Dabei entspricht eine größere Zeitkonstante einer langsameren Regelung.Then regulates a position control, such as in 2 is shown, again the horizontal position of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 one. This control process shows qualitatively in the time period designated by tau_1 4 by slow re-oscillation to slope values N which are close to zero in magnitude. The time span tau_1 represents a measure for the Time constant of the first control loop, which, as already mentioned, is greater than the time constant of the adjustment of Tastkopfposition or Tastkopfauslenkung. A larger time constant corresponds to a slower control.

4 verdeutlicht damit das Auftreten von beschleunigungsinduzierten vorübergehenden Neigungen oder Schräglagen des Koordinatenmeßgerätes 10 beim Antasten eines ruhenden Werkstückes im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes 10 mit einem schnellbeweglichen Tastkopf oder Meßkopf 24. 4 thus clarifies the occurrence of acceleration-induced transient inclinations or inclinations of the coordinate 10 when probing a stationary workpiece in the measuring volume of the coordinate 10 with a fast moving probe or measuring head 24 ,

Das Auftreten von Schräglagen oder Neigungen N beeinträchtigt die Reproduzierbarkeit von Koordinatenbestimmungen und damit die Genauigkeit des Koordinatenmeßgerätes. Mögliche Ursachen dafür werden im folgenden mit Bezug auf die 5 bis 9 erläutert.The occurrence of skews N affects the reproducibility of coordinate determinations and thus the accuracy of the coordinate measuring machine. Possible causes for this are with reference to the following 5 to 9 explained.

5 zeigt den an einer Pinole 51 angebrachten Tastkopf 24, wie er, zusammen mit Pinole 51 in einer geschnitten dargestellten Halterung 26 unter der Wirkung einer Neigung N geführt wird. Die gestrichelte Linie 52 verläuft parallel zu den Führungskanten der Halterung 26 und gibt damit die Sollrichtung für die Ausrichtung der Pinole 51 vor. Eine Neigung der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 um einen Winkel N aus der waagerechten Lage heraus führt aufgrund geometrischer Gesetzmäßigkeiten dazu, daß sich der gleiche Neigungswinkel N auch zwischen der Schwerkraft und den Führungsbahnen der Halterung 26, bzw. der gestrichelten Linie 52, einstellt. 5 shows that on a quill 51 attached probe 24 like him, together with Quill 51 in a holder shown cut 26 under the action of a slope N is performed. The dashed line 52 runs parallel to the leading edges of the bracket 26 and thus gives the desired direction for the orientation of the quill 51 in front. A tilt of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 by an angle N from the horizontal position leads due to geometric laws that the same inclination angle N also between the gravity and the guideways of the holder 26 , or the dashed line 52 , sets.

Bei in der Halterung 26 nachgiebig gelagerter Pinole 51 wird sich der Tastkopf 24 bei geneigter Halterung 26 unter dem Einfluß der Schwerkraft FG tendenziell so ausrichten, wie es in 5 qualitativ dargestellt ist. D. h., er wird sich etwas in die Richtung der Schwerkraft hineindrehen, so daß sich die Lage des Taststiftes 54 am unteren Ende des Testkopfes 24 gegenüber der Halterung 26 verschiebt, was in 5 durch einen Winkel N_1 angedeutet ist. Diese Verschiebung um den Winkel N-1 ist mitverantwortlich für den Einfluß einer Neigung N des Koordinatenmeßgerätes 10 auf die Erfassung von Meßwerten für Koordinaten im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes 10.In the holder 26 yielding quill 51 will be the probe 24 with inclined bracket 26 Under the influence of gravity, FG tends to align as it does in 5 is shown qualitatively. That is, he will turn something in the direction of gravity, so that the position of the stylus 54 at the bottom of the test head 24 opposite the bracket 26 shifts what is in 5 is indicated by an angle N_1. This shift by the angle N-1 is partly responsible for the influence of a tilt N of the coordinate 10 on the acquisition of measured values for coordinates in the measuring volume of the coordinate 10 ,

Zum Verständnis dieses Sachverhaltes betrachte man zunächst die 6 und 7. 6 zeigt schematisch die Pinole 51 mit dem Tastkopf 24 und der Halterung 26 beim Heranfahren in X-Richtung an die Struktur 14 im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes 10. Das untere Ende des Tastkopfes 24 mit dem Taststift 54 ist über ein Federparallelogramm aus Federn 56 an den Tastkopfkörper angelenkt. Ein dritter Weggeber 38, beispielsweise ein mittels Tauchspulen arbeitender Induktivgeber, erfaßt gewissermaßen die Verformung des Parallelogramms beim Antasten einer Struktur 14 und damit gewissermaßen eine Auslenkung des Taststiftes 54, bzw. des Tastkopfes 24 gegenüber der Halterung 26 des Tastkopfes 24.To understand this issue, consider first the 6 and 7 , 6 schematically shows the quill 51 with the probe 24 and the holder 26 when approaching in the X direction to the structure 14 in the measuring volume of the coordinate 10 , The lower end of the probe 24 with the stylus 54 is about a spring parallelogram of springs 56 hinged to the probe body. A third guidebook 38 , For example, a working using immersion coils Induktivgeber detected in a sense the deformation of the parallelogram when probing a structure 14 and thus to some extent a deflection of the stylus 54 , or the probe 24 opposite the bracket 26 of the probe 24 ,

Die Position der Tastkopfhalterung 26 wird über den zweiten Weggeber 36 erfaßt, wobei der zweite Weggeber 36 beispielsweise die Markierungen 37 eines Inkrementalmaßstabes abtastet und damit ein Inkrementalsignal bereitstellt. Die zu messende Koordinate der Struktur 14 ergibt sich damit als Summe des Signals des Weggebers 36 und des Weggebers 38, also als Summe des Inkrementalsignals und des Induktivsignals.The position of the probe holder 26 is about the second encoder 36 detected, wherein the second encoder 36 for example the markings 37 an incremental scale and thus provides an incremental signal. The coordinate of the structure to be measured 14 thus results as the sum of the signal of the encoder 36 and the Weggebers 38 , ie as the sum of the incremental signal and the inductive signal.

7 zeigt die Struktur 14 der 6 in einem Zustand, in dem der Taststift 54 die Struktur 14 berührt, wobei die Antastkraft gewissermaßen durch die Rückstellkräfte der Federn 56 aufgebracht wird. In den 5 und 6 ist schematisch ein messender Tastkopf für die X-Richtung vorgesehen. Durch Kombination mit weiteren Federelementen, die jeweils in Y-Richtung und in Z-Richtung elastisch sind, erhält man einen Tastkopf mit dreidimensional elastisch messendem Taststift. Ein solcher Tastkopf ist im Detail in der DE 44 24 225 A1 beschrieben, die insofern in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen wird. 7 shows the structure 14 of the 6 in a state in which the stylus 54 the structure 14 touched, the probing force in a sense by the restoring forces of the springs 56 is applied. In the 5 and 6 is schematically provided a measuring probe for the X direction. By combination with other spring elements, which are elastic in the Y direction and in the Z direction, a probe is obtained with a three-dimensionally elastically measuring stylus. Such a probe is in detail in the DE 44 24 225 A1 described in the disclosure of the present application is included.

In der Darstellung der 6 und 7 wird die Antastkraft durch Rückstellkräfte der Federn 56 aufgebracht. Alternativ oder ergänzend dazu ist es möglich, die Antastkraft beispielsweise elektromagnetisch durch als Tauchspulen ausgeführte Meßkraftgeneratoren, die im Tastkopf angebracht sind, aufzubringen. Auch dies ist im Detail in der DE 44 24 225 A1 beschrieben.In the presentation of the 6 and 7 the probing force is due to restoring forces of the springs 56 applied. Alternatively or additionally, it is possible to apply the probing force, for example, electromagnetically by measuring force generators designed as plunger coils, which are mounted in the probe head. This too is in detail in the DE 44 24 225 A1 described.

Aus der Darstellung der 6 und 7 ist jedenfalls ersichtlich, daß die relative Stellung der Weggeber 36 und 38 zueinander für die Genauigkeit der Messung mitentscheidend ist. Die in 5 qualitativ skizzierte Schrägstellung der Pinole 51 mit dem Tastkopf 24 innerhalb der Halterung 26 bewirkt eine Änderung der relativen Lage der Weggeber 36 und 38 zueinander und ist damit mit ursächlich für eine Änderung von Meßwerten für die gleiche Koordinate im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes 10 unter dem Einfluß einer Neigung N.From the representation of 6 and 7 In any case, it can be seen that the relative position of the displacement sensor 36 and 38 each other is decisive for the accuracy of the measurement. In the 5 qualitatively outlined skew of the quill 51 with the probe 24 inside the holder 26 causes a change in the relative position of the displacement sensor 36 and 38 to each other and is therefore the cause of a change in measured values for the same coordinate in the measuring volume of the coordinate 10 under the influence of a tilt N.

8 zeigt den Verlauf der einzelnen Weggebersignale und des Summensignals ohne den Einfluß einer Neigung beim Antasten einer Struktur. Dabei bezeichnet die Ziffer 62 das Induktivsignal des dritten Weggebers 38, die Ziffer 60 das korrespondierende Signal des zweiten Weggebers 36 und die Ziffer 64 das resultierende Summensignal über der Zeit t. 8th shows the course of the individual Weggebersignale and the sum signal without the influence of an inclination when probing a structure. The number indicates 62 the inductive signal of the third encoder 38 , the numeral 60 the corresponding signal of the second encoder 36 and the numeral 64 the resulting sum signal over time t.

Die Signale links vom Zeitpunkt t0 korrespondieren zum Zustand des Meßsystems nach 6. Die Halterung 26 mit dem Tastkopf 24 wird auf die Struktur 14 zu bewegt. Daher verändert sich das Signal 60 des zweiten Weggebers 36 mit der Zeit, wobei in 8 der Sonderfall einer linearen Veränderung entsprechend einer gleichförmigen Bewegung dargestellt ist. Zum Zeitpunkt t0 berührt der Taststift 54 die Struktur 14. Diese Berührung löst einen zweiten Regelvorgang aus, in dem eine Berührung der Struktur 14 durch den Taststift 54 mit einer vorbestimmten Antastkraft eingeregelt wird. The signals to the left of time t0 correspond to the state of the measuring system 6 , The holder 26 with the probe 24 gets on the structure 14 too moved. Therefore, the signal changes 60 of the second encoder 36 with time, being in 8th the special case of a linear change corresponding to a uniform movement is shown. At time t0 touched the stylus 54 the structure 14 , This contact triggers a second control action, in which a touch of the structure 14 through the stylus 54 is adjusted with a predetermined probing force.

Wie am Verlauf des Signals 60 des zweiten Weggebers 36 erkennbar ist, wird die Bewegung der Tastkopfhalterung 26 nach der Berührung zunächst abgebremst (flacherer Anstieg), und anschließend wird die Halterung 26 noch ein Stück zurückgefahren. In der gleichen Zeit wird der Taststift 54 nach der Berührung der Struktur 14 durch die Weiterbewegung der Halterung 26 relativ zur Halterung 26 verschoben, was der in 7 gezeigten Stellung entspricht.As in the course of the signal 60 of the second encoder 36 can be seen, the movement of the probe holder 26 after the touch first braked (flatter rise), and then the bracket 26 moved back a bit. At the same time the stylus becomes 54 after touching the structure 14 by the further movement of the holder 26 relative to the bracket 26 postponed what the in 7 shown position corresponds.

Das Signal 62 des dritten Weggebers entspricht in diesem Fall qualitativ dem an der Nullinie gespiegelten Signal 60 des zweiten Weggebers 36. Das Signal 62 des dritten Weggebers 38 gibt gewissermaßen die Taststift- oder Tastkopf-Auslenkung an, die als Eingangsgröße für den zweiten Regelkreis verwendet wird.The signal 62 of the third encoder corresponds in this case qualitatively to the signal mirrored at the zero line 60 of the second encoder 36 , The signal 62 of the third encoder 38 It effectively indicates the stylus or probe deflection used as input to the second loop.

In dem zweiten Regelkreis, der aus Steuergerät 32, Antrieb der Halterung 26, gegebenenfalls Meßkraftspulen im Tastkopf 24 und drittem Weggeber 38 im Tastkopf 24 besteht, wird ein Sollwert für die Tastkopfposition eingeregelt. Nach dem Einschwingen dieses Regelvorganges wird zum Zeitpunkt tm das Summensignal 64 als Meßwert für die Koordinate gebildet.In the second control loop, which consists of control unit 32 , Drive the bracket 26 , if necessary Meßkraftspulen in the probe 24 and third encoder 38 in the probe 24 a setpoint for the probe position is adjusted. After the settling of this control process, the sum signal is generated at time tm 64 formed as a measured value for the coordinate.

Der in 8 dargestellte Verlauf der Signale ist idealisiert. In der Realität treten durch den Regelvorgang anfänglich größere Schwingungen auf, so daß das Summensignal 64 anfänglich nicht so ruhig und konstant verläuft wie in 8 dargestellt. Auch in der Realität tritt jedoch nach dem Einschwingen des Regelkreises zum Zeitpunkt tm eine Beruhigung ein, so daß zu diesem Zeitpunkt ein zuverlässig reproduzierbares Summensignal gebildet werden kann.The in 8th illustrated course of the signals is idealized. In reality, occur by the control process initially larger vibrations, so that the sum signal 64 initially not as calm and consistent as in 8th shown. Even in reality, however, after settling of the control loop at time tm, a calming occurs, so that a reliably reproducible sum signal can be formed at this time.

9 zeigt Verläufe der Signale aus 8 unter dem Einfluß einer Neigung des Koordinatenmeßgerätes 10. Bereits genannt wurde eine Verschiebung der relativen Lage des Weggebers 36 zum Weggeber 38 als Folge einer Neigung des Koordinatenmeßgerätes 10. Diese Verschiebung zeigt sich in 9 daran, daß das Signal 62 des dritten Weggebers 38 bereits eine Berührung der Struktur 14 signalisiert, bevor das Signal 60 des Weggebers 36 den an sich zugehörigen Nullwert erreicht hat. 9 shows traces of the signals 8th under the influence of a tilt of the coordinate 10 , Already mentioned was a shift in the relative position of the encoder 36 to the Weggeber 38 as a result of an inclination of the coordinate measuring machine 10 , This shift is reflected in 9 because the signal 62 of the third encoder 38 already a touch of the structure 14 signaled before the signal 60 the Weggebers 36 has reached the inherent zero value.

Das Signal 60 des zweiten Weggebers 36 erreicht den Nullwert in der Darstellung der 9 um eine Zeitspanne dt verzögert, also gewissermaßen phasenverschoben zum Signal 62 des Weggebers 38. Diese Phasenverschiebung wird durch die Neigung N des Koordinatenmeßgerätes 10 in Verbindung mit einer nachgiebigen Führung der Pinole 51 mit dem Tastkopf 24 in seiner Halterung 26, beziehungsweise in der kinematischen Kette der Halterungen unf Führungen, hervorgerufen.The signal 60 of the second encoder 36 reaches the zero value in the representation of 9 delayed by a period dt, so to speak phase-shifted to the signal 62 the Weggebers 38 , This phase shift is due to the inclination N of the coordinate 10 in conjunction with a resilient guide of the quill 51 with the probe 24 in his holder 26 , or in the kinematic chain of the brackets and guides unfolded.

Als Folge der Phasenverschiebung ist das Summensignal 64 in seiner Höhe gegenüber dem wahren Wert um eine Differenz dMW verschoben, solange die Neigung N besteht. Wenn die Neigung N zu einem späteren Zeitpunkt durch den ersten Regelkreis ausgeregelt ist, verschwindet auch die Phasenverschiebung zwischen den Signalen der Weggeber 36 und 38, und der zweite Regelkreis regelt die Position des Tastkopfes 24 relativ zur Halterung 26 den wahren Verhältnissen entsprechend ein.As a result of the phase shift is the sum signal 64 in its height relative to the true value shifted by a difference dMW, as long as the slope N exists. If the inclination N is compensated by the first control loop at a later time, the phase shift between the signals of the displacement transducers also disappears 36 and 38 , and the second loop controls the position of the probe 24 relative to the bracket 26 according to the true conditions.

Dies ist in 9 zum Zeitpunkt tm_alt der Fall. Bisher mußte das Einschwingen beider Regelkreise abgewartet werden, bevor zu diesem Zeitpunkt tm_alt ein zuverlässig reproduzierbarer Meßwert für eine Koordinate im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes 10 aufgenommen werden konnte.This is in 9 at the time tm_old the case. So far, the settling of both control loops had to be awaited, before at this time tm_alt a reliably reproducible measured value for a coordinate in the measuring volume of the coordinate 10 could be included.

Nach der hier vorgestellten neuer Vorgehensweise wird dagegen ein Meßwert bereits zum Zeitpunkt tm_neu aufgenommen. Dieser Zeitpunkt zeichnet sich dadurch aus, daß der zweite Regelkreis für die Tastkopfposition eingeschwungen ist, der Regelkreis für die Lage der Grundplatte 16 des Koordinatenmeßgerätes 10 aber noch nicht notwendig eingeschwungen ist.By contrast, according to the new procedure presented here, a measured value is already recorded at the time tm_neu. This point in time is characterized by the fact that the second control loop for the probe position has settled, the control loop for the position of the base plate 16 of the coordinate measuring machine 10 but has not yet settled necessary.

Folglich muß zu diesem Zeitpunkt tm_neu damit gerechnet werden, daß eine dynamische Restneigung, die insbesondere durch das Abbremsen der Halterung 26 beim Antasten der Struktur 14 induziert sein kann, besteht.Consequently, at this time tm_neu must be expected that a dynamic residual tendency, in particular by the braking of the holder 26 when touching the structure 14 can be induced.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird zu diesem Zeitpunkt die Neigung des Koordinatenmeßgerätes 10, bzw. seiner Grundplatte 16, bestimmt und zur Korrektur des zum Zeitpunkt tm_neu aufgenommenen Meßwertes für die Koordinate verwendet.In the present invention, at this time, the inclination of the coordinate 10 , or its base plate 16 , determined and used for the correction of the recorded at the time tm_neu measured value for the coordinate.

Ein Programmablauf als mögliche Ausgestaltung dieser Korrektur ist in 10 offenbart. Dabei werden nach einem Start im Schritt 70 zum Zeitpunkt tm_neu in einem Schritt 72 die Signale von Weggebern WG_2 und WG_3 aufgenommen. Dabei entspricht WG_2 dem zweiten Weggeber 36, der das Signal 60 liefert, und WG_3 entspricht dem dritten Weggeber 38, der das Induktivsignal 62 liefert. Anschließend erfolgt in einem Schritt 74 die Bildung eines unkorrigierten Meßwertes MW_0 als Summe der Signale WG_2 und WG_3.A program sequence as a possible embodiment of this correction is in 10 disclosed. It will be after a start in the step 70 at time tm_new in one step 72 the signals from encoders WG_2 and WG_3 were recorded. WG_2 corresponds to the second encoder 36 that's the signal 60 and WG_3 corresponds to the third encoder 38 , which is the inductive signal 62 supplies. This is then done in one step 74 the formation of an uncorrected measured value MW_0 as the sum of the signals WG_2 and WG_3.

Simultan oder zumindest in zeitlicher Nähe zur Erfassung der Signale WG_2 und WG_3 wird in einem Schritt 76 die Neigung N des Koordinatenmeßgerätes 10 erfaßt oder aus Signalen verschiedener Sensoren gebildet.Simultaneously or at least in temporal proximity to the detection of the signals WG_2 and WG_3 is in one step 76 the inclination N of the coordinate measuring machine 10 detected or formed from signals of different sensors.

Anschließend erfolgt im Schritt 78 die Bestimmung einer Proportionalitätskanstante F, die zwischen der gemessenen Neigung N und der zur Korrektur des Einflusses dieser Neigung erforderlichen Korrektur K vermittelt. Entsprechend wird in einem Schritt 80 eine solche Korrektur K als Produkt der Proportionalitätskonstante F und der Neigung N gebildet, bevor in einem Schritt 82 ein korrigierter Meßwert NW_K als Summe des unkorrigierten Meßwertes MW_0 und des Korrekturwertes K bestimmt wird.Subsequently, in the step 78 the determination of a proportionality constant F, which mediates between the measured inclination N and the correction K required to correct the influence of this inclination. Accordingly, in one step 80 such a correction K is formed as a product of the proportionality constant F and the inclination N, before in one step 82 a corrected measured value NW_K is determined as the sum of the uncorrected measured value MW_0 and the corrective value K.

11 zeigt eine annähernd lineare Beziehung zwischen der Neigung N und der zugehörigen erforderlichen Korrektur K. Beim Vorliegen einer solchen Beziehung wird die Proportionalitätskonstante F entsprechend als tangens des in 11 dargestellten Winkels α bestimmt. 11 shows an approximately linear relationship between the slope N and the associated required correction K. In the presence of such a relationship, the proportionality constant F is correspondingly expressed as the tangent of the in 11 determined angle α determined.

Selbstverständlich können notwendige Korrekturwerte auch anders bestimmt werden, beispielsweise durch Zugriff auf in Kennlinien oder Kennfeldern abgespeicherte Korrekturwerte K. Insbesondere können im Steuergerät 32 verschiedene Kennlinien K(N) abgelegt sein, wobei jede einzelne Kennlinie beispielsweise die Verhältnisse für eine bestimmte Tastermasse repräsentiert.Of course, necessary correction values can also be determined differently, for example by accessing correction values K stored in characteristic curves or characteristic diagrams 32 be stored different characteristics K (N), each individual characteristic, for example, represents the conditions for a particular probe mass.

Der zweite Regelvorgang kann eine Regelung der Antastkraft mit Hilfe von Meßkraftspulen einschließen, wie es ebenfalls in der DE 44 24 225 A1 dargestellt ist.The second control process may include a control of the probing force by means of Meßkraftspulen, as is also in the DE 44 24 225 A1 is shown.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung messender Tastköpfe beschränkt sondern kann beispielsweise auch bei berührungslos, beispielsweise optisch messenden Meßköpfen verwendet werden.The invention is not limited to the use of measuring probes but can also be used for example in non-contact, for example optically measuring measuring heads.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise entfaltet die dargestellten Vorteile immer dann, wenn es aufgrund einer Neigung zu einer Phasenverschiebung zwischen zwei Weggebersystemen kommt, die an der Bildung eines Meßwertes für eine Koordinate im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes 10 beteiligt sind.The procedure according to the invention unfolds the illustrated advantages whenever there is a tendency for a phase shift between two displacement sensor systems, which results in the formation of a measured value for a coordinate in the measuring volume of the coordinate measuring machine 10 involved.

Ähnliche Verhältnisse herrschen bei sogenannten schaltenden Tastköpfen, bei denen anstelle eines Weggebers ein Schalter im Tastkopf angeordnet ist. Ein schaltender Tastkopf ist beispielsweise in der DE 43 30 873 A1 offenbart, die insofern in die Offenbarung der vorliegenden Erfindung integriert wird.Similar conditions prevail in so-called switching probes, in which instead of a displacement sensor, a switch is arranged in the probe. A switching probe is for example in the DE 43 30 873 A1 so far incorporated into the disclosure of the present invention.

Bei der Berührung des Werkstückes durch die Tastkugel des schaltenden Tastkopfes löst dieser Schalter ein Einlesen der Signale der eingangs erwähnten optisch abtastbaren Inkrementalmaßstäbe aus.When the workpiece is touched by the probe ball of the switching probe, this switch triggers a reading in of the signals of the above-mentioned optically scannable incremental scales.

Der bei einer Neigung des Koordinatenmeßgerätes auftretende Winkel N1 (vergleiche 5) zwischen der nachgiebig gelagerten Pinole und ihren Führungen beeinflußt auch bei einem schaltenden Tastkopf die Meßwertaufnahme.The occurring at an inclination of the coordinate measuring angle N1 (see 5 ) between the flexibly mounted quill and their guides affects the Meßwertaufnahme even with a switching probe.

Dabei tragen letztlich alle nachgiebigen Lager der kinematischen Kette aus Meßschlittenträger, Meßschlitten und Pinole zu dem beschriebenen Einfluß der Neigung des Koordinatenmeßgerätes auf die Meßwertaufnahme bei.Ultimately, all compliant bearings of the kinematic chain of Meßschlittenträger, Meßschlitten and quill contribute to the described influence of the inclination of the coordinate to the measured value recording.

Zusätzliche Einflüsse resultieren aus neigungsinduzierten Änderungen der Meßkraft. Da bei der Antastung stets eine Meßkraft von 0,01 bis 0,2 Newton wirkt, kommt es zu einer Durchbiegung der Tastelemente, die bei genauen Messungen nicht vernachlässigt werden darf. Sie wird beim Einmessen der Taster mit ermittelt und bei den folgenden Messungen automatisch korrigiert.Additional influences result from inclination-induced changes in the measuring force. Since a measuring force of 0.01 to 0.2 Newton always acts when probing, there is a deflection of the probe elements, which must not be neglected in accurate measurements. It is also determined when calibrating the buttons and automatically corrected during the following measurements.

Eine Neigung des Koordinatenmeßgerätes führt durch das Auslenken der Pinole aus der Schwerkraftrichtung zum Auftreten einer aus der Schwerkraft resultierenden Querkraftkomponente, die sich der Meßkraft überlagert und diese daher verfälscht.An inclination of the coordinate measuring leads by the deflection of the quill from the direction of gravity to the occurrence of a force resulting from gravity lateral force component, which is superimposed on the measuring force and therefore falsified.

Wesentlich ist jedoch, daß alle diese neigungsinduzierten Effekte durch eine Korrekturkennlinie, wie sie in der 11 qualitativ dargestellt ist, erfaßt werden können.It is essential, however, that all these inclination-induced effects by a correction characteristic, as shown in the 11 is shown qualitatively, can be detected.

Claims

Method for determining at least one coordinate ( 12 ) of a structure ( 14 ) in the measuring volume of a coordinate measuring device ( 10 ), comprising the steps of: - acquiring a measured value (MW_0) for the at least one coordinate ( 12 ), wherein the measured value (MW_0) for the at least one coordinate ( 12 ) by probing the structure ( 14 ) with a movable probe ( 24 ) of the coordinate measuring machine ( 10 ), - detecting a value for the inclination (N) of the coordinate measuring device ( 10 ), and - correcting the measured value (MW_0) for the at least one coordinate ( 12 ) in dependence on the detected value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine ( 10 ), wherein the measured value (MW_0) for the at least one coordinate ( 12 ) as the sum of the position of the holder ( 26 ) of the probe ( 24 ) and the deflection of the probe ( 24 ) is determined characterized in that the coordinate measuring device ( 10 ) on supports ( 18 . 20 . 22 ) is mounted with variable inclination (N), wherein the method for determining the at least one coordinate (N) 12 ) temporally parallel to a first control operation for maintaining a predetermined value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine ( 10 ) in a first control loop ( 34 . 32 . 18 . 20 . 22 ; 35 . 32 . 18 . 20 . 22 ), wherein the probing a second control operation in a second control loop ( 38 . 32 . 26 ), in which the position of a holder ( 26 ) of the probe ( 24 ) relative to the coordinate measuring machine ( 10 ) is adjusted so that the deflection of the probe ( 24 ) from a zero position in the holder ( 26 ) approaches a predetermined setpoint, the second loop ( 38 . 32 . 26 ) works faster than the first control loop ( 34 . 32 . 20 ; 35 . 32 . 20 ), and wherein the measured value (MW_0) for the coordinate ( 12 ) is detected when the second control loop ( 38 . 32 . 26 ) has settled.

Method according to claim 1, characterized in that the probing of the structure ( 14 ) takes place with a predetermined probing force with which the probe head ( 24 ) the structure ( 14 ) touched.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine ( 10 ) is also detected when the second control loop ( 38 . 32 . 26 ) has settled.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the second control loop ( 38 . 32 . 26 ) is considered to be steady if a predetermined time (tm) has elapsed since its activation.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the second control loop ( 38 . 32 . 26 ) is considered steady when the deviation of the deflection of the probe ( 24 ) falls below a predetermined value from its desired value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a correction factor (F) is assigned to the detected value for the inclination (N), that a correction value (K) is obtained as product of the value for the inclination (N) and the associated correction factor (F ), and that the measured value (MW_0) is corrected by additive combining with the product (F * N) to a corrected measured value (MW_K).

Coordinate measuring device ( 10 ) with a measuring volume for determining at least one coordinate ( 12 ) of a structure ( 14 ) in the measuring volume, with - means ( 36 . 37 . 38 ) for detecting a measured value (MW_0) for the at least one coordinate, wherein the coordinate measuring device ( 10 ) a movable probe ( 24 ) for touching the structure ( 14 ), - means ( 34 . 35 ) for detecting a value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine ( 10 ), and - an evaluation device in a control unit ( 32 ) containing the measured value (MW_0) for the at least one coordinate ( 12 ) in dependence on the detected value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine ( 10 ), characterized in that the coordinate measuring machine ( 10 ) on supports ( 18 . 20 . 22 ) is mounted with variable inclination (N), wherein the coordinate measuring device ( 10 ) a control device ( 32 ), which comprises determining the at least one coordinate temporally parallel to a first control process for maintaining a predetermined value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine ( 10 ) in a first control loop ( 34 . 32 . 18 . 20 . 22 ; 35 . 32 . 18 . 20 . 22 ), wherein the control unit ( 32 ) is adapted to a second control operation in a second control loop ( 38 . 32 . 26 ) for probing, in which the position of a holder ( 26 ) of the probe ( 24 ) relative to the coordinate measuring machine ( 10 ) is adjusted so that the deflection of the probe ( 24 ) from a zero position in the holder ( 26 ) approaches a predetermined setpoint, the second loop ( 38 . 32 . 26 ) works faster than the first control loop ( 34 . 32 . 20 ; 35 . 32 . 20 ), and wherein the measured value (MW_0) for the coordinate ( 12 ) is detected when the second control loop ( 38 . 32 . 26 ) has settled.

Coordinate measuring device ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the means ( 34 ; 35 ) for detecting a value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine ( 10 ) at least one electronic tilt scale ( 34 ) exhibit.

Coordinate measuring device ( 10 ) according to claim 8, characterized in that the electronic tilt scale ( 34 ) is an electronic spirit level.

Coordinate measuring device ( 10 ) according to claim 9, characterized in that the means ( 34 ; 35 ) for detecting a value for the inclination of the coordinate measuring machine ( 10 ) at least one first encoder ( 35 ) on at least one support ( 18 . 20 . 22 ) of the coordinate measuring machine ( 10 ) exhibit.

Coordinate measuring device ( 10 ) according to at least one of claims 7 to 10, characterized in that the supports ( 18 . 20 . 22 ) a vibration damping system for the coordinate measuring machine ( 10 ) form.

Coordinate measuring device ( 10 ) according to at least one of claims 7 to 11, characterized in that the supports ( 18 . 20 . 22 ) Have air springs as constituents.

Coordinate measuring device ( 10 ) according to claim 12, characterized in that the air springs have a variable depending on the load height, wherein the control device ( 32 ) the height of the air springs in the first control loop ( 34 . 32 . 18 . 20 . 22 ; 35 . 32 . 18 . 20 . 22 ) is adjusted so that an inclination (N) of the coordinate ( 10 ) is reduced.

Coordinate measuring device ( 10 ) according to at least one of claims 7 to 13, characterized in that the signal of the at least one first displacement sensor ( 35 ), the electronic tilt scale ( 34 ) or the value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine ( 10 ) additionally as input signal of the first control loop ( 34 . 32 . 18 . 20 . 22 ; 35 . 32 . 18 . 20 . 22 ) used to maintain a predetermined value for the inclination (N) of the coordinate measuring machine ( 10 ) serves.

Coordinate measuring machine according to at least one of claims 7 to 14, characterized in that the supports have passive spring elements with or without damping elements.

Coordinate measuring device ( 10 ) according to one of claims 7 to 15, characterized in that the probe head ( 24 ) is a measuring probe, which has a movable holder ( 26 ) and a second displacement sensor ( 36 ) for detecting the position of the holder ( 26 ), and from a zero position in the holder ( 26 ) is deflectable and a third Weggeber ( 38 ) for detecting the deflection, and further comprising an actuating element ( 56 ) for applying a predetermined contact force.

Coordinate measuring machine according to at least one of claims 7 to 15, characterized in that the probe head ( 24 ) is a probe of the switching type.